重金属钴离子对植物类囊体膜电子传递活性与结构的影响

摘要

植物进行的光合作用是地球上最重要的化学反应之一，类囊体膜是植物进行光合作用光化学反应的场所，它主要由膜脂和不同的色素蛋白复合体组成，其中膜脂是光合膜的基本骨架，色素和与光合电子传递有关的蛋白复合体以及ATP合成酶按一定顺序镶嵌在光合膜上。它包含有光合作用中捕光并将光能转化为化学能所必需的色素蛋白及酶系统。光系统Ⅱ(PSⅡ)是植物叶绿体上存在的最重要的膜蛋白复合体之一。研究PSⅡ的结构与功能对于将来提高作物的光能转化效率，仿生模拟太阳能利用具有重要的意义。重金属钴离子是一种不可忽视的环境污染因子。为了探讨重金属钴离子对类囊体膜电子传递活性与结构的影响，本文以麦冬(Ophiopogon TuberL)和菠菜(Spinacia oleracea L)为材料，制备提取了类囊体膜和PSⅡ颗粒，借助室温吸收光谱、室温荧光发射光谱、DCIP光还原活性、SDS-PAGE和温和电泳，考察了外加COCl<,2>处理对类囊体膜的光谱性质、电子传递活性、多肽组分和色素蛋白复合物的影响。 本文首先用不同浓度的COCl<,2>处理草本植物麦冬类囊体膜，分析处理前后类囊体膜的蛋白质内源荧光、叶绿素荧光、DCIP光还原活性、多肽组分和色素蛋白复合物的变化。所得结果表明：重金属Co<'2+>处理引起麦冬类囊体膜的室温荧光发射光谱的改变：当Co<'2+>浓度低于15 mmol／L时，278nm和295nm激发的室温荧光发射峰强度下降，而当Co<'2+>浓度高于15 mmol／L时，278nm和295nm激发的室温荧光发射峰强度上升；Co<'2+>处理使类囊体膜436nm和475nm激发的室温荧光发射峰强度降低；重金属Co<'2+>还抑制了DCIP光还原活性，并使类囊体膜的多肽组分发生改变。再分别用不同浓度的COCl<,2>处理菠菜类囊体膜，并在PSⅡ水平上深入探讨了重金属COCl<,2>处理对菠菜类囊体膜和PSⅡ颗粒的室温吸收光谱、蛋白质内源荧光、叶绿素荧光、DCIP光还原活性、多肽组分和色素蛋白复合物的变化。结果显示：Co<'2+>对菠菜类囊体膜的DCIP光还原活性产生了抑制作用，且随着浓度的增大，抑制作用越明显。当COCl<,2>的浓度小于15 mmo1/L时，CoCl<,2>处理的类囊体膜的蓝光区的吸收峰降低，而红光区的吸收峰略有下降，蛋白质内源荧光发射光谱的最大发射峰的峰值下降，当浓度大于15 mmo1/L时，CoCl<,2>处理的类囊体膜的蓝光区的吸收峰增加，而红光区的吸收峰略有下降，蛋白质内源荧光发射光谱的最大发射峰的峰值会升高，同时，最大发射峰的位置会发生蓝移，COCl<,2>处理的类囊体膜的叶绿素荧光会随着浓度的增大而逐渐减低。CoCl<,2>处理的菠菜PSII颗粒的吸收光谱和荧光光谱的变化与CoCl<,2>处理的类囊体膜的光谱变化相似，但发射峰的位置没有发生变化。CoCl<,2>处理PSII颗粒，使33kD蛋白和18kD蛋白脱落以及色素蛋白复合物也发生了变化。所得结果说明Co<'2+>在菠菜类囊体膜中PSH的作用部位在PSⅡ的放氧侧。

目录

摘要

1前言

2材料与方法

3结果和讨论

4小结

参考文献

综述：金属离子对植物光合作用影响的研究进展

致谢

声明

附录 攻读硕士阶段参加会议、发表论文